Bab 3 Bendungan Dasar

(1)

BAB III

BENDUNGAN DASAR

3.1 TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan bendungan dasar adalah untuk mengetahui karakteristik aliran melalui bukaan berbentuk segiempat dan bukaan berbentuk segitiga.

3.2. PENGATURAN ALAT

Sumber : Modul Mekanika fluida, 2011, hal :19 Gambar 3.1 Alat percobaan bendungan dasar

Alat peraga terdiri dari lima unsur utama yang digunakan sehubungan dengan bagian saluran terbuka pada bagian cetakan atas dari meja hidrolika. Penghubung yang mudah dibuka, dilepaskan dari lubang pemberian air pada dasar saluran (5). Dinding peredam (6) dipasang pada celah di dinding saluran yang akan berfungsi mengatur agar terjadi aliran yang tenang dalam saluran. Suatu alat duga berbentuk

(2)

jarum atau mata pancing dipasang pada alat pemegangnya (11), ditempatkan diatas sisi-sisi saluran sesuai keinginan penentu pendugaan.

Alat duga ini dilengkapi dengan sekrup / ulir pengatur kasar dan halus (7) dan (8). Penunjuk skala dipasang pada batang segiempat dipasang pada dudukandan diperkuat dengan bantuan sekrup yang tersedia untuk itu.

(3)

3.3. DASAR TEORI

3.3.1 PENGERTIAN BENDUNG

Bendung adalah bangunan melintang sungai yang berfungsi meninggikan muka air sungai agar bisa di sadap. Bendung merupakan salah satu dari bagian bangunan utama. Bangunan utama adalah bangunan air (hydraulic structure) yang terdiri dari bagian-bagian: Bendung (weir structure), bangunan pengelak (diversion

structure), bangunan pengambilan (intake structure), bangunan pembilas (flushing structure), dan bangunan kantong lumpur (sediment trapstructure).

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia 03-2401-1991 tentang pedoman perencanaan hidrologi dan hidraulik untuk bangunan di sungai adalah bangunan ini dapat didesain dan dibangunan sebagai bangunan tetap, bendung gerak, atau

kombinasinya, dan harus dapat berfungsi untuk mengendalikan aliran dan angkutan muatan di sungai sedemikian sehingga dengan menaikkan muka airnya, air dapat dimanfaatkan secara efisien sesuai dengan kebutuhannya.

Definisi bendung menurut analisa upah dan bahan BOW (Burgerlijke

Openbare Werken), bendung adalah bangunan air (beserta kelengkapannya) yang

dibangun melintang sungai untuk meninggikan taraf muka air sehingga dapat dialirkan secara gravitasi ke tempat yang membutuhkannya.

3.3.2 PENGERTIAN BENDUNGAN

Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air.

Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan.

Kementerian Pekerjaan Umum Indonesia mendefinisikan bendungan sebagai

(4)

untuk menahan dan menampung air, dapat juga dibangun untuk menampung limbah tambang atau lumpur."

Bendungan (dam) dan bendung (weir) sebenarnya merupakan struktur yang berbeda. Bendung (weir) adalah struktur bendungan berkepala rendah (lowhead

dam), yang berfungsi untuk menaikkan muka air, biasanya terdapat di sungai. Air

sungai yang permukaannya dinaikkan akan melimpas melalui puncak / mercu bendung (overflow). Dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan aliran air di saluran / sungai dan bisa juga sebagai penggerak pengilingan tradisional di negara-negara Eropa. Di negara-negara dengan sungai yang cukup besar dan deras alirannya, serangkaian bendung dapat dioperasikan membentuk suatu sistem transportasi air. Di Indonesia, bendung dapat digunakan untuk irigasi bila misalnya muka air sungai lebih rendah dari muka tanah yang akan diairi.

3.3.3 JENIS-JENIS BENDUNGAN

Bendungan juga dibagi menjadi beberapa tipe, yaitu : 1. Berdasarkan ukuran

a. Bendungan besar (large dams)

Menurut ICOLD definisi dari bendungan adalah :

* Bendungan yang tingginya lebih dari 15m, diukur dari bagian terbawah pondasi sampai ke puncak bendungan.

* Bendungan yang tingginya antara 10m dan 15m dapat pula disebut dengan bendungan besar asal memenuhi salah satu atau lebih kriteria sebagai berikut : * Panjang puncak bendungan tidak kurang dari 500m.

* Kapasitas waduk yang terbentuk tidak kurang dari 1 juta m³.

* Debit banjir maksimal yang diperhitungkan tidak kurang dari 2000 m³/detik. * Bendungan menghadapi kesulitan-kesulitan khusus pada pondasinya (had specially

(5)

* Bendungan di desain tidak seperti biasanya (unusual design). b. Bendungan kecil (small dams, weir, bendung)

Semua bendungan yang tidak memenuhi syarat sebagai bendungan besar di sebut bendungan kecil.

2. Berdasarkan tujuan pembangunannya

a. Bendungan dengan tujuan tunggal (single purpose dams)

Adalah bendungan yang dibangun untuk memenuhi satu tujuan saja. b. Bendungan serbaguna (multipurpose dams)

Adalah bendungan yang dibangun untuk memenuhi beberapa tujuan. 3. Berdasarkan penggunaannya

a. Bendungan untuk membuat waduk (storage dams)

Adalah bendungan yang dibangun untuk membentuk waduk guna menyimpan air pada waktu kelebihan agar dapat dipakai pada waktu diperlukan.

b. Bendungan penangkap/pembelok air (diversion dams)

Adalah bendungan yang dibangun agar permukaan airnya lebih tinggi sehingga dapat mengalir masuk kedalam saluran air atau terowongan air.

c. Bendungan untuk memperlamabat jalannya air (detension dams)

Adalah bendungan yang dibangun untuk memperlamabat aliran air sehingga dapat mencegah terjadinya banjir besar. Masih dapat dibagi lagi menjadi 2, yaitu :

* Untuk menyimpan air sementara dan dialirkan ke dalam saluran air bagian hilir. * Untuk menyimpan air selama mungkin agar dapat meresap di daerah sekitarnya. 4. Berdasarkan konstruksinya

a. Bendungan urugan (fill dams, embankment dams)

Menurut ICOLD definisinya adalah bendungan yang dibangun dari hasil penggalian bahan (material) tanpa tambahan bahan lain yang bersifat campuran secara kimia, jadi betul-betul bahan pembentuk bendungan asli. Bendungan ini masih dapat dibagi menjadi :

(6)

* Bendungan urugan serbasama (homogeneous dams) Adalah bendungan urugan yang lapisannya sama.

* Bendungan urugan berlapis-lapis (zone dams, rockfill dams)

Adalah bendungan urugan yang terdiri atas beberapa lapisan , yaitu lapisan kedap air (water tight layer), lapisan batu (rock zones, shell), lapisan batu teratur (rip-rap) dan

lapisan pengering (filter zones).

* Bendungan urugan batu dengan lapisan kedap air di muka (impermeable face

rockfill dams, dekced rockfill dams)

Adalah bendungan urugan batu berlapis-lapis yang lapisan kedap airnya diletakkan di sebelah hulu bendungan. Lapisan kedap air yang biasa digunakan adalah aspal dan beton bertulang.

b. Bendungan beton (concrete dams)

Adalah bendungan yang dibuat dari konstruksi beton baik dengan tulangan maupun tidak. Ini masih dapat dibagi lagi menjadi :

* Bendungan beton berdasar berat sendiri (concrete gravity dams)

Adalah bendungan beton yang didesain untuk menahan beban dan gaya yang bekerja padanya hanya dengan berat sendiri saja.

* Bendungan beton dengan penyangga (concerete butress dams)

Adalah bendungan beton yang mempunyai penyangga untuk menyalurkan gaya-gaya yang bekerja padanya. Banyak dipakai apabila sungainya sangat lebar sedangkan keadaan geologiya baik.

* Bendungan beton berbentuk lengkung (beton berbentuk busur atau concerete arch

dams)

Adalah bendungan beton yang didesain untuk menyalurkan gaya-gaya yang bekerja padaya lewat abutmen kiri dan abutmen kanan bendungan.

* Bendungan beton kombinasi (combination concerete dams, mixed type concerete

dams)

(7)

c. Bendungan lainnya

Biasanya hanya untuk bendungan kecil misalnya : bendungan kayu (timber dams), bendungan besi (steel dams), bendungan pasangan bata (brick dams), bendungan pasangan batu (masonry dams).

5. Berdasarkan fungsinya

a. Bendungan pengelak pendahuluan (primary cofferdam, dike)

Adalah bendungan yang pertama-tama dibangun di sungai pada waktu debit air rendah agar lokasi rencana bendungan pengelak menjadi kering yang memungkinkan pembangunannya secara teknis.

b. Bendungan pengelak (cofferdam)

Adalah bendungan yang dibangun sesudah selesainya bendungan pengelak pendahuluan sehingga lokasi rencana bendungan utama menjadi kering yang memungkinkan pembangunannya secara teknis.

c. Bendungan utama (main dam)

Adalah bendungan yang dibangun untuk memenuhi satu atau lebih tujuan tertentu. d. Bendungan sisi ( high level dam )

Adalah bendungan yang terletak di sebelah sisi kiri dan sisi kanan bendungan utama yang tinggi puncaknya juga sama. Ini dipakai untuk membuat proyek seoptimal-optimalnya, artinya dengan menambah tinggi pada bendungan utama diperoleh hasil yang sebesar-besarnya biarpun harus menaikkan sebelah sisi kiri dan atau sisi kanan. e. Bendungan di tempat rendah (saddle dam)

Adalah bendungan yang terletak di tepi waduk yang jauh dari bendungan utama yang dibangun untuk mencegah keluarnya air dari waduk sehingga air waduk tidak

mengalir ke daerah sekitarnya. f. Tanggul ( dyke, levee)

Adalah bendungan yang terletak di sebelah sisi kiri dan atau kanan bendungan utama dan di tempat yang jauh dari bendungan utama yang tinngi maksimalnya hanya 5 m dengan panjang puncaknya maksimal 5 kali tingginya.

(8)

g. Bendungan limbah industri (industrial waste dam)

Adalah bendungan yang terdiri atas timbunan secara bertahap untuk menahan limbah yang berasal dari industri.

h. Bendungan pertambangan (mine tailing dam, tailing dam)

Adalah bendungan yang terdiri atas timbunan secara bertahap untuk menahan hasil galian pertambangan dan bahan pembuatnya pun berasal dari hasil galian

pertambangan juga.

6. Berdasarkan jalannya air

a. Bendungan untuk dilewati air (overflow dams)

Adalah bendungan yang dibangun untuk untuk dilewati air misalnya pada bangunan pelimpah (spillway).

b. Bendungan untuk menahan air (non overflow dams) Adalah bendungan yang sama sekali tidak boleh di lewati air.

Kedua tipe ini biasanya dibangun berbatasan dan dibuat dari beton, pasangan batu atau pasangan bata.

7. Berdasarkan ICOLD

a. Bendungan urugan tanah (earthfill dams) b. Bendungan urugan batu (rockfill dams)

Adalah bendungan urugan yang kekuatan konstruksinya didasarkan pada urugan batu dan sebagai lapisan kedap air memakai tanah liat, tanah liat bercapur pasir/kerikil, lapisan aspal, beton bertulang atau geotextile.

c. Bendungan beton berdasar berat sendiri d. Bendungan beton dengan penyangga e. Bendungan beton berbentuk lengkung

f. Bendungan beton berbentuk lebih dari satu lengkung (multiple arch dams) Adalah bendungan beton yang bentuk lengkungnya lebih dari satu dan diperkuat dengan kolom beton bertulang.

(9)

3.3.4 PERBEDAAN BENDUNG DAN BENDUNGAN

Bendungan (dam) dan bendung (weir) sebenarnya merupakan struktur yang berbeda. Bendung (weir) adalah struktur bendungan berkepala rendah (lowhead dam), yang berfungsi untuk menaikkan muka air, biasanya terdapat di sungai. Air sungai yang permukaannya dinaikkan akan melimpas melalui puncak / mercu bendung (overflow). Dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan aliran air di saluran / sungai dan bisa juga sebagai penggerak pengilingan tradisional di negara-negara Eropa. Di negara dengan sungai yang cukup besar dan deras alirannya, serangkaian bendung dapat dioperasikan membentuk suatu sistem transportasi air. Di Indonesia, bendung dapat digunakan untuk irigasi bila misalnya muka air sungai lebih rendah dari muka tanah yang akan diairi.

Sedangkan bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan.

3.3.5 DEBIT

Debit air adalah kecepatan aliran zat cait per satuan waktu. Misalnya Debit air sungai pesanggrahan adalah 3.000 l / detik. Artinya setiap 1 detik air yang mengalir di sungai Pesanggrahan adalah 3.000 l. Satuan debit digunakan dalam pengawasan kapasitas atau daya tampung air di sungai atau bendungan agar dapat dikendalikan. Untuk dapat menentukan debit air maka kita harus mengetahui satuan ukuran volume dan satuan ukuran waktu terlebih dahulu, karena debit air berkaitan erat dengan satuan volume dan satuan waktu.

Rumus :

t V

(10)

Dimana

Q : Debit aliran (m3_/s)

V : Volume (m3₎

t : Waktu (s)

adapun rumus lainnya yaitu :

Q = A.V………...(3.2) Dimana

Q : Debit aliran (m3_/s)

V : Volume (m3₎

(11)

3.4 PROSEDUR PERCOBAAN

Adapun prosedur percobaan bendungan dasar adalah sebagai berikut : 1. Hidupkan pompa

2. Putar keran sampai mulut keran mengeluarkan air

3. Atur nilai head (H), yaitu antara jarak jarum alat duga dengan bagian bawah bukaan sebesar 10mm.

4. Kemudian kondisikan aliran yang berada diantara dinding peredam dan bukaan pintu dalam keadaaan tenang dengan permukaan air bersentuhan dengan ujung jarum duga.

5. Hitunglah waktu yang diperlukan aliran yang melimpah melalui bukaan air (pintu dengan volume sebesar 3 liter dengan menggunakan alat ukur waktu seperti stopwatch.

6. Akan didapat besarnya debit aliran yang melimpah melalui bukaan pintu. 7. Dengan prosedur yang sama, ulangi persamaan dengan besar nilai H = 20mm. 8. Dengan prosedur yang sama, ulangi lagi percobaan untuk bukaan pintu segitiga

(12)

3.5 HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

3.5.1 Percobaan 1 (bukaan segiempat)

Tabel 3.1 Data hasil percobaan bukaan segiempat

B (m) H (m) T (s) V (m3₎ _{Q (m}3_/s) _Cd _H3/2_(m) 0.0305 0.01 47.8 0.003 0.00006₂₈ 0.697 0.0010₀ 0.0305 0.02 25.1 0.003 0.00011₉₅ 0.469 0.0028₃ Perhitungan : a. Debit (Q) ; t V Q 4 3 1 0,628 10 8 , 47 10 3  _   x x Q 4 3 2 ₂₃_,₆₇ 1,195 10 10 3  _   x x Q b. Koefisien debit (Cd) ; 2 3 2 2 3 H g B Q Cd  697 , 0 ) 10 )( 81 , 9 ( 2 ) 10 05 , 3 ( 2 ) 10 628 , 0 ( 3 3 2 4 1  _ _   x x Cd 469 , 0 ) 10 83 , 2 ( ) 81 , 9 ( 2 ) 10 05 , 3 ( 2 ) 10 952 , 1 ( 3 3 2 4 2  _ _   x x x Cd c. Keterangan 3 2 3 2 2 3 1

(

10 )

10

 

_



H

3 2 3 2 2 3 2

(

2

10 )

,2

828

10

 

_



x

H

(13)

Grafik hubungan antara Q – t :



 



2 1 2 2 1 2 y x x y S      





7 , 22 10 628 , 0 10 195 , 1 8 , 47 1 , 25 2 4 4 2        S x x S 41786 , 88 205 , 36 10 628 , 0 10 952 , 1 8 , 47 1 , 25 tan ₄ ₄      _ _   x x

(14)

Grafik hubungan antara H-Cd  





227 , 0 10 1 10 2 697 , 0 469 , 0 2 2 1 2        S x x S 48409 , 87 7587 , 22 10 1 10 2 697 , 0 469 , 0 tan ₂ ₂      _ _   x x

(15)



 



01 , 0 10 1 10 2 10 628 , 0 10 195 , 1 4 4 2 2 1 2          S x x x x S 32435 , 0 10 661 , 5 10 1 10 2 10 628 , 0 10 195 , 1 tan 3 2 2 4 4             x x x x x

(16)

Grafik hubungan antara Q-Cd  





228 , 0 10 628 , 0 10 195 , 1 697 , 0 469 , 0 2 4 4 2        S x x S 95 , 19 362 , 0 10 628 , 0 10 195 , 1 697 , 0 469 , 0 tan ₄ ₄      _ _   x x

(17)

Grafik hubungan antara H3/2_-Q



 



3 2 3 3 2 4 4 10 829 , 1 10 1 10 828 , 2 10 628 , 0 10 195 , 1           x S x x x x S 774 , 1 0309 , 0 10 1 10 828 , 2 10 628 , 0 10 195 , 1 tan ₂ ₂ 4 4       _ _    x x x x

(18)

Tabel 3.2 Data hasil percobaan bukaan segitiga Perhitungan a. Debit (Q) ; t V Q 5 3 1 ₃₃₇_,₈ 0,888 10 10 3  _   x x Q 5 3 2 7,009 10 8 , 42 10 3  _   x x Q b. Koefisien debit (Cd) ; ₂5 2 2 tan 8 15 H g Q Cd   376 , 0 ) 10 )( 81 , 9 ( 2 45 tan 8 ) 10 888 , 0 ( 15 5 5 1  _   x Cd 525 , 0 ) 10 66 , 5 ( ) 81 , 9 ( 2 45 tan 8 ) 10 009 , 7 ( 15 5 5 2  _   x x Cd c. Keterangan 5 2 5 2 2 5 1



(

10



)



10



H

5 2 5 2 2 5 2



(

2 x

10



)



,0

525 x

10



H

ᶿ/2 _(m)B _(m)H T (s) _(mV3₎ Q (m3/s) Cd H5/2 - Q 45 0.031 0.010 337.₈ 0.003 0.000008₈₈ 0.37₆ 0.00001 45 0.031 0.020 42.8 0.003 0.000070₀₉ 0.52₅ 0.00005₆₆

(19)

Grafik hubungan antara Q-T  





295 10 888 , 0 10 009 , 7 8 , 337 8 , 42 2 5 5 2        S x x S 999 , 89 601 , 4819308 10 88809 , 0 10 0093 , 7 8 , 337 8 , 42 tan ₅ ₅      _ _   x x

(20)

Grafik hubungan antara Q-Cd  





149 , 0 10 888 , 0 10 009 , 7 376 , 0 525 , 0 2 5 5 2        S x x S 976 , 89 286 , 2435 10 888 , 0 10 009 , 7 376 , 0 525 , 0 tan ₅ ₅      _ _   x x

(21)

Grafik hubungan antara H-Cd  





149 , 0 10 1 10 2 376 , 0 525 , 0 2 2 2 2        S x x S 162 , 86 907 , 14 10 1 10 2 375931 , 0 525 , 0 tan ₂ ₂      _ _   x x

(22)

Grafik hubungan antara H-Q



 



01 , 0 10 1 10 2 10 888 , 0 10 009 , 7 5 5 2 2 2 2          S x x x x S 351 , 0 10 121 , 6 10 1 10 2 10 888 , 0 10 009 , 7 tan 3 2 2 5 5             x x x x x

(23)



 



5 2 5 5 2 5 5 10 691 , 7 10 1 10 656 , 5 10 888 , 0 10 009 , 7           x S x x x x S 742 , 52 315 , 1 10 1 10 656 , 5 10 888 , 0 10 009 , 7 tan ₅ ₅ 5 5       _ _    x x x x

3.6 SUMBER KESALAHAN

(24)

1. Kurangnya air pada saat menampung karena lubang untuk menampung air sudah kurang rapat.

2. Kurangnya ketelitian pada saat membaca waktu maupun volume air buat praktikum.

3. Kurangnya ketepatan saat melihat ketinggian air yang ditunjukkan oleh jarum. 4. Tidak berfungsinya dengan baik keran air pada hydraulic bench sehingga sulit

mengatur air saat praktikum

5. Bergetarnya meja hidraulik sehingga mengganggu air yang tenang

3.7 APLIKASI

Adapun aplikasi yang dapat dilakukan dari percobaan bendungan dasar ini adalah : 1. Pembuatan bendungan 2. Pembuatan irigasi 3. Pembuatan kotam 4. Pembuatan kanal 5. Pembuatan dam

3.8 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan bendungan dasar adalah : 1. Cd pada bukaan segitiga dan segiempat tidak tetap karena dipengaruhi oleh Q. 2. Apabila nilai Q semakin besar, maka niai Cd semakin besar (bukaan segitiga). 3. Jika aliran air datar dan tenang, maka semakin baik hasil yang didapat.

4. Nilai Q berbanding terbalik dengan waktu.

5. Pada bukaan segiempat waktu yang diperlukan untuk memenuhi 3 liter air lebih cepat dibandingkan bukaan segitiga karena luas penampang bukaan segiempat lebih besar dibanding luas penampang bukaan segitiga.